RCA (Radio Corporation of America) a petrecut mulți ani experimentând și dezvoltă tranzistoare. Deși primul brevet de peliculă subțire a fost dezvoltat în 1957 de către un membru al RCA și anume John Wallmar 1957. După aceea, o serie de dezvoltări în domeniul microelectronicei și semiconductorilor, TFT sau tranzistorul cu peliculă subțire a apărut în 1962. Un TFT este utilizat în ecrane cu cristale lichide pentru a îmbunătăți calitățile imaginii, cum ar fi contrastul și adresabilitatea. TFT este o versiune îmbunătățită a MOSFET deoarece folosește pelicule subțiri. Acest articol discută introducerea la a tranzistor cu film subțire sau TFT – lucrul cu aplicații.
Ce este un tranzistor cu peliculă subțire?
O definiție a tranzistorului cu peliculă subțire este; un tip de FET sau tranzistor cu efect de câmp care este utilizat în fiecare pixel individual al unui LCD ( ecran cu cristale lichide ) pentru a afișa informațiile de pe ecran la contrast ridicat, luminozitate mare și viteză mare. Simbolul tranzistorului cu peliculă subțire este prezentat mai jos.
Principiul de funcționare a tranzistorului cu film subțire
Acești tranzistori cu peliculă subțire funcționează ca un comutator individual care permite pixelilor să ajusteze poziția foarte rapid pentru a-i face să pornească și să se oprească mult mai repede. Acești tranzistori sunt elementele active din LCD-uri care sunt aranjate într-o formă de matrice, astfel încât LCD-ul să poată afișa informații. Acestea sunt utilizate în aplicații comerciale de afișare, cum ar fi detectoare de radiografie digitale, afișaje head-up și multe altele.
Structura tranzistorului cu peliculă subțire
Un TFT este un tip special de tranzistor cu efect de câmp care este realizat prin simpla depunere a stratului de semiconductor activ, a stratului subțire, a stratului dielectric și a stratului de electrod de poartă pe un material flexibil cunoscut sub numele de substrat. Structura tranzistorului cu peliculă subțire este prezentată mai jos.
TFT include diferite straturi care sunt realizate folosind diferite materiale. Deci, materialele folosite în fiecare strat sunt discutate mai jos.
Primul strat de TFT este un substrat flexibil care este realizat cu sticlă groasă de microni mici, metale și polimeri precum polietilenteterafalatul. Acest strat acționează ca bază în care este construit dispozitivul electronic.
Al doilea strat este electrodul de poartă care este format din aluminiu, aur sau crom în funcție de aplicație. Acest electrod de poartă oferă un semnal semiconductorului cu peliculă subțire care declanșează contactul dintre sursă și scurgere.
Al treilea strat este un izolator care este utilizat pentru a evita scurtcircuitarea electrică între cele două straturi, cum ar fi stratul semiconductor și electrodul de poartă.
Al patrulea strat este stratul de electrod care este realizat cu diferiți conductori precum argint, crom aluminiu sau aur și este depus pur și simplu pe suprafețe semiconductoare. Chiar și pentru acoperirea conducătoare a electrozilor sursă și de scurgere, se folosește oxidul de indiu staniu (ITO). Întregul dispozitiv este încapsulat într-un material ceramic sau polimer.
Procesul de fabricare a tranzistorului cu peliculă subțire
Diferitele straturi de fabricație TFT sunt discutate mai jos.
- În primul rând, materialul substratului este curățat chimic cu acidul sau baza necesar pentru a elimina toate elementele de reținere care țin pe suprafața sa.
- După aceea, electrozii de poartă metalic sunt pur și simplu depuși pe substrat printr-o procedură de evaporare termică. Electrozii din ceramică/polimer sunt depuși cu procedura de imprimare cu jet de cerneală/vopsire prin scufundare.
- Acoperirile izolatoare sunt pur și simplu depuse pe o poartă cu procese de depunere în vapori chimici (CVD) sau depunere în vapori chimică îmbunătățită cu plasmă (PECVD).
- Straturile semiconductoare sunt pur și simplu depuse cu acoperire prin scufundare dacă este o acoperire prin pulverizare sau polimer. Atât sursa, cât și scurgerea sunt similare cu procedura electrodului de poartă - acoperire prin pulverizare/imersie sau evaporare termică, după cum este cerut de straturile de mască adecvate.
Cum se conectează un tranzistor cu peliculă subțire?
Schema de conectare a tranzistorului cu peliculă subțire este prezentată mai jos. Acest exemplu folosește material semiconductor de tip p. Dacă folosește material de tip n, atunci polaritățile vor fi opuse. Tranzistorul funcționează atunci când tranzistorul este polarizat prin aplicarea unei tensiuni negative între contactele de scurgere și sursă (VDS).
Când tranzistorul este oprit, nu se va acumula încărcare între contactele sursă și de scurgere. Deci, nici un curent nu poate circula între contactele sursă și scurgere. Pentru a porni tranzistorul, se aplică o tensiune de polarizare negativă la terminalul de poartă (VGS). Astfel, purtătorii de încărcare, cum ar fi găurile din semiconductori, se vor acumula pe izolația porții pentru a crea un canal care permite curentului (ID) să curgă de la scurgere la sursă.
Diferența b/n tranzistor cu peliculă subțire față de Mosfet
Diferența dintre tranzistoarele cu film subțire și mosfet include următoarele.
|
Tranzistor cu film subțire |
MOSFET |
| TFT înseamnă tranzistor cu film subțire. | MOSFET înseamnă tranzistor cu efect de câmp semiconductor cu oxid de metal. |
| Un fel de tranzistor cu efect de câmp în care stratul conductor electric este format prin plasarea unei pelicule subțiri peste substratul dielectric. | Un fel de tranzistor cu efect de câmp în care există un strat subțire de oxid de siliciu este aranjat între poartă și canal.
|
| Pentru a face TFT, sunt folosite diferite materiale semiconductoare, cum ar fi seleniura de cadmiu, oxidul de zinc și siliciul. | Materialele folosite la fabricarea MOSFET-urilor sunt; carbură de siliciu, siliciu policristalin și dielectric high-k. |
| TFT-urile sunt folosite ca comutatoare individuale pe ecranele LCD, permițând pixelilor să schimbe rapid condițiile pentru a le face să se pornească și să se oprească foarte repede. | MOSFET-urile sunt utilizate pentru comutarea sau amplificarea tensiunilor din circuite. |
| TFT-urile sunt utilizate în principal în LCD-uri. | Acestea sunt utilizate în sistemele auto, industriale și de comunicații. |
Cum este un tranzistor cu peliculă subțire diferit de un tranzistor normal?
Tranzistorul cu film subțire este diferit față de tranzistorul normal deoarece; majoritatea tranzistoarelor normale sunt fabricate din Si (siliciu) și Ge (germaniu) foarte pur și uneori sunt folosite și alte materiale semiconductoare. Tranzistoarele cu film subțire (TFT) sunt fabricate cu diferite tipuri de materiale semiconductoare precum siliciu, oxid de zinc sau seleniura de cadmiu. TFT include trei terminale precum sursa, poarta și scurgerea, în timp ce un tranzistor normal include o bază, un emițător și un colector.
Acești tranzistori acționează ca comutatoare, permițând pixelilor să ajusteze starea rapid pentru a le face să se pornească și să se oprească foarte repede. Tranzistorul normal acționează ca un comutator sau un amplificator.
Avantaje și dezavantaje
The Avantajele tranzistoarelor cu film subțire includ următoarele.
- Ei consumă mai puțină energie.
- Au un timp de reacție mai rapid.
- TFT-urile joacă un rol cheie în industria afișajelor digitale.
- Film subtire tranzistoare sunt elemente cheie ale electronicii flexibile care sunt implementate pe substraturi economice
- Au rate de răspuns rapide, mai mari și precise.
- Ecranele bazate pe TFT au o vizibilitate clară.
- Designul fizic al ecranelor bazate pe TFT este excelent.
- Reduce oboseala ochilor.
The dezavantajele tranzistoarelor cu peliculă subțire includ următoarele.
- Ele depind de iluminare de fundal pentru a oferi luminozitate în loc să genereze propria lumină, așa că au nevoie de LED-uri încorporate în aranjamentul de iluminare de fundal.
- Utilitate restricționată din cauza panourilor de sticlă.
- Modulele TFT-urilor pot fi citite numai după ce LED-urile sunt aprinse.
- TFT-urile pot consuma o baterie foarte repede.
- Ecranele LCD TFT sunt scumpe în comparație cu afișajele monocrome tipice.
Aplicații
The aplicații ale tranzistorilor cu peliculă subțire includ următoarele.
- Tranzistorul cu peliculă subțire este utilizat pe scară largă în smartphone-uri, computere, ecrane cu ecran plat, asistenți digitali personali și sisteme de jocuri video.
- Cea mai cunoscută aplicație de tranzistor cu peliculă subțire este în ecranele LCD TFT,
- Acești tranzistori joacă un rol semnificativ în chimia materialelor actuale și afișajele digitale.
- TFT-urile sunt utilizate într-o gamă largă de aplicații, cum ar fi LED-uri organice, afișaje cu ecran plat și alte dispozitive electronice.
- TFT-urile sunt utilizate pe scară largă ca senzori în detectoarele de raze X.
- Dispozitivele TFT se găsesc în diverse aplicații de detectare.
- Ecranele LCD TFT sunt utilizate în sisteme de jocuri video, proiectoare, sisteme de navigație, dispozitive portabile, televizoare, asistenți digitali personali și tablouri de bord din automobile.
Astfel, aceasta este o prezentare generală a unui tranzistor cu peliculă subțire sau TFT care joacă un rol semnificativ în afișajele digitale actuale. Acestea sunt avansate la MOSFET-urile convenționale, astfel încât oferă timpi de răspuns rapid și, de asemenea, capabile să rețină o sarcină electrică. Acestea au o gamă largă de aplicații în LCD-uri și în prezent cercetătorii se concentrează pe dezvoltarea de noi tipuri de dispozitive cu tranzistori cu peliculă subțire. Iată o întrebare pentru tine, ce este FET?
